Schrittmotor Welle fixieren

[Geistesblitz]

Ich hab derzeit insgesamt 4 Nema 23 Schrittmotoren, deren Welle mittels eines Federrings eingespannt ist. Allerdings lässt sich die Welle relativ leicht reindrücken, was bei einer Verwendung in einem Linearantrieb mit Trapezgewinde für eine CNC einfach nicht praktisch sein kann. Würde es reichen, einen entsprechend dimensionierten Blechring unter den Federring zu legen, um die Spannung zu erhöhen, oder muss ich die Gewindespindel selbst einspannen, um ein Nachgeben zu vermeiden?

Dann noch eine andere Sache: Wie groß ist das Spiel bei einer Trapezgewindespindel etwa? Ist es besser, mit dem Spiel zu leben bzw. es per Software zu kompensieren, oder lohnt es sich, pro Spindel zwei Muttern zu verwenden, die gegeneinander leicht verstellbar befestigt sind?

[MisterMou]

Schrittmotoren sollen generell keine axialen Kräfte aufnehmen, das heißt die Spindellagerung muss sämtliche axialen Kräfte aufnehmen. Das solltest Du doch eigentlich wissen ;)
Ich würde zwei Muttern zum kontern nehmen. Softwarekompensation ist nur das allerletzte Mittel, wenn hardwareseitig nichts mehr drin ist.
Das Spiel ist eine Sache der Qualität, die Steigung wirkt aber auch mit rein.

[Geistesblitz]

Ok, dann muss ich wohl noch mehr Muttern für die Spindeln einplanen, oder gibt es da auch andere Wege? Gewinde abdrehen lassen, dass man einen Anschlag für das Lager hat? Eine Seite sollte ja eh als Loslager ausgeführt werden, ist es da sinnvoller, die Motorabgewandte Seite zu nehmen? Klingt zumindest für mich logischer.

Was meinst du eigentlich damit, dass die Steigung ins Spiel mit reinwirkt?

[frankensteins-freund]

Ich bin mechaniker... an deiner Stelle würde ich eine Seite der trapezspindel abdrehen und auf 15 mm länge ein gewinde draufdrehen... dann zwei lager mit einem Lagerbock draufschieben und mittels einer schraube auf dem gedrehten gewinde die Lager leicht gegeneinander verspannen. dadurch nehmen die Lager die ganzen kräfte auf!

Um die Trapezspindel mitzunehmen einfach zentrisch in die spindel ein loch im schrittmotordurchmesser und von oben eine Madenschraube zum fixieren! eventuell loctite 638 drann, das bekommt man nicht mehr los... es sei denn man erhitzt es auf 150°C, dann löst sich der kleber auf und man kann alles wieder zerlegen :)

Gruß :)

[Geistesblitz]

Problematisch ist es dann nur, wenn die Welle des Schrittmotors nicht in das abgedrehte Stück Spindel passt, da es dort einfach zu dünn ist. Mir wäre es dann doch lieber, mit einer Wellenkupplung zu arbeiten. Beim Verspannen der Lager sollen ja Schrägkugellager/Kegelrollenlager gut sein, allerdings gibt es die erst ab einer gewissen Größe und dann auch zu teils saftigen Preisen. Gingen auch normale Rillenkugellager? Und wenn ich das richtig versteh: an der dem Motor zugewandten Seite mit zwei Lagern festspannen und auf der gegenüberliegenden Seite mit einem Loslager nochmal führen, oder?

[frankensteins-freund]

Hallo,

Gehe mal auf meine webseite: mihuno.oyla3.de

Klicke dann auf Bilder Z-Axis und schaue die das 4. und 5. bild an, dann weist du wie ich es meine... Die Kräfte, die bei einer Hobby-cnc Fräse wirken sind für Rillenkugellager ne lachnummer, daher können einfache rillenkugellager verwendet werden! die sind auch spottbillig... :)

Wellenkupplung kann man natürlich auch verwenden :) kosten halt wieder zusätzliches Geld...

Gruß

[Geistesblitz]

Na das ist ja ne ziemlich fette Kugelumlaufspindel. Warum ist die Spindel der z-Achse dicker als die der anderen beiden? Täuscht das oder hast einfach das genommen, was zu kriegen war?
Deine Seite hab ich aber mal unter meine Favoriten gepackt, sind ja doch ein paar interessante Sachen bei. Wo finde ich eigentlich Daten zur Schnittkraft- und Vorschubberechnung für verschiedene Materialien (Metalle, Kunststoffe)?

[frankensteins-freund]

Ich hatte diese Fetten spindeln hier massenhaft rumliegen :D deswegen wurden die auch gleich verarbeitet... falls du eine Willst, ich hätte hier noch eine rumliegen... kannst mit mutter für 25 euro haben :D

Ich sage mal schnittkräfte und Vorschub sowie drehzahlen ist teilweise in tabellenbüchern oder bei den werkzeugherstellern zu erfahren. Der Andere teil macht dann einfach die Praxiserfahrung und das Gefühl...
Falls dich die Mechanik rasend interessiert und du es richtig krass betreiben willst kauf dir das Tabellenbuch, da steht von der Lagerpassung, über schnittdaten bis hin zu Metallgemischen und schraubenfestigkeiten alles drinn: (Villeicht findest ja bei eb@y ein gebrauchtes Buch :P)

Tabellenbuch Metall (Europa Verlag)

Gruß
Michael

[BurningBen]

Das Tabellenbuch Metall ist bei mir auch die erste Anlaufstelle für sowas.
Ist echt empfehlenswert, die 25€ lohnen sich. (Mit Formelsammlung)

[frankensteins-freund]

Das Tabellenbuch Metall ist bei mir auch die erste Anlaufstelle für sowas.
Ist echt empfehlenswert, die 25€ lohnen sich. (Mit Formelsammlung)

--> oder eben gebraucht aus ebay... bekommt man für n appel und n ei

[Geistesblitz]

Jo, das wird mir schon dauernd empfohlen, muss mir das wirklich mal holen. Vielleicht hat auch ein Student sowas abzugeben, mal sehen, aber ich glaub, sowas gibt man in seinem Leben nicht mehr her :D

@Frankensteins Freund: hast ne PM ;)

[Geistesblitz]

So, hab mir jetzt mal endlich das Tabellenbuch Metall besorgt und ein wenig darin herumgeblättert. Kann es sein, dass man nicht so einfach die Berechnung der nötigen Vorschubskräfte findet? Ich find nur Berechnung der Vorschubgeschwindigkeit und Leistungsdaten für die Frässpindel, aber zu den Vorschubantrieben wird nicht viel weiter erwähnt, wird wohl davon ausgegangen, dass sie einfach genug Kraft haben. Bringt einem nur nichts, wenn man die Antriebe erst noch auslegen möchte :/

[ranke]

Ich find nur Berechnung der Vorschubgeschwindigkeit und Leistungsdaten für die Frässpindel, aber zu den Vorschubantrieben wird nicht viel weiter erwähnt, wird wohl davon ausgegangen, dass sie einfach genug Kraft haben.

Ja, die Vorschubantriebe sind normalerweise nicht die leistungsbestimmende Komponente einer Werkzeugmaschine. Es ist relativ einfach sie so auszulegen, dass andere Komponenten leistungsbestimmend sind (z.B. Spindelleistung, Steifigkeit).
Zur Auslegung: Einerseits muss der Vorschub im ungünstigsten Fall gegen die Kräfte des spanenden Werkzeugs arbeiten, andererseits gibt es verschiedene Stellen mit rollender und gleitender Reibung. Zu den Reibstellen gehören Motorlager, Spindellager, Mutter in Spindel und Führung des Maschinenbetts. Haft/Gleitreibung ist naturgemäß stark von Materialpaarung, Schmierzustand etc. abhängig, man erschlägt das rechnerisch durch einen Reibungskoeffizient der, multipliziert mit der Normalkraft, eine Reibkraft senkrecht zur Normalkraft ergibt. Unwägbarkeiten werden wie im Ingenieurwesen üblich durch Sicherheitszuschläge berücksichtigt.
Reibungskoeffizienten findet man in einschlägigen Tabellenbüchern. Das Berechnungsverfahren für die Gewindereibung kann man sich im Prinzip selbst herleiten, in der räumlichen Vorstellung ist nur die Handhabung der aufgewickelten Kontaktfläche zwischen Mutter und Spindel etwas kompliziert. Man findet entsprechende Rechenvorschriften auch in Büchern über Maschinenelemente oder im www. Die Gewindereibung bei Befestigungsschrauben geht im Prinzip genauso, allerdings ist die Geometrie bei Befestigungsgewinden so gestaltet, dass die Reibung generell höher ist.

[Geistesblitz]

Ist es wirklich so, dass die Vorschubantriebe hauptsächlich die Reibung zu überwinden haben? Dachte immer, dass der Hauptanteil die Kräfte sind, die bei der Bearbeitung entstehen. Ich brauch einfach nur etwas, um einschätzen zu können, ob meine Schrittmotoren schon reichen würden oder ob die zu schwach sind. Bei einem Antrieb mit Trapezgewindespindel kommen dann wohl die Reibung im Gewinde, in den Lagern und der Führung mit in die Rechnung, wobei die Normalkräfte dann doch bestimmt auch von den Bearbeitungskräften abhängen dürften, oder?

[ranke]

Ist es wirklich so, dass die Vorschubantriebe hauptsächlich die Reibung zu überwinden haben? Dachte immer, dass der Hauptanteil die Kräfte sind, die bei der Bearbeitung entstehen.

Das ist sicherlich stark von der Maschinenkonstruktion abhängig. Bei DIY Maschinen hat man häufig wenig steife Konstruktionen, die größere Schnittkräfte gar nicht zulassen. Ausserdem hat man eher reine Gleitlagerung in Führungen und Spindel, auch weil das meistens billiger ist als Rollenlagerung. Bei vielen Gleitelementen will man außerdem weitgehende Spielfreiheit und versucht diese durch Anstellen oder Vorspannen zu erzielen, was dann auf Kosten der Leichtgängigkeit geht. Da kann die Reibung leicht mal deutlich größer werden als die Schnittkraft.


Bei einem Antrieb mit Trapezgewindespindel kommen dann wohl die Reibung im Gewinde, in den Lagern und der Führung mit in die Rechnung, wobei die Normalkräfte dann doch bestimmt auch von den Bearbeitungskräften abhängen dürften, oder?

Ja klar, Komponenten für die Normalkraft sind: Bearbeitungskräfte, Gewichtskräfte, Beschleunigungskräfte, Vorspannkräfte und Reibkraft von vorgeschalteten Elementen.